嗎啉及其烷基衍生物的合成工藝研究.pdf

1、嗎啉及其烷基衍生物是一種重要的精細(xì)化工中間體，已廣泛應(yīng)用于橡膠、醫(yī)藥與農(nóng)藥等領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)外主要采用二甘醇與脂肪胺或氨為原料，在催化劑及一定壓力條件下反應(yīng)制得嗎啉及其烷基衍生物。目前，該工藝存在的主要問題是催化劑的性能較差，產(chǎn)品收率較低。因此改進(jìn)催化劑并優(yōu)化工藝條件，對(duì)提高嗎啉及其烷基衍生物的收率與降低生產(chǎn)成本有著重要的意義。
　　 本文采用程序升溫煅燒對(duì)催化劑載體γ-Al2O3進(jìn)行預(yù)處理，獲得了載體孔結(jié)構(gòu)隨溫度的變化規(guī)律，以及更適

2、合的載體孔結(jié)構(gòu)與嗎啉衍生物分子大小之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定了載體合適的預(yù)處理?xiàng)l件。以Cu與Ni為活性組分制備負(fù)載型催化劑，通過篩選實(shí)驗(yàn)得到了較優(yōu)的活性組分配方:Ni含量為4.2～4.4％，Cu含量為16.8～18.9％，并采用等體積浸漬法制備嗎啉催化劑。
　　 通過單因素實(shí)驗(yàn)及正交試驗(yàn)優(yōu)化了N-烷基嗎啉的工藝條件，其中嗎啉、N-甲基嗎啉與N-乙基嗎啉的反應(yīng)條件基本相同，即在溫度220℃，壓力1.2MPa，醇胺比1∶9，空速0.15h

3、-1時(shí)產(chǎn)物收率接近最高(分別為75.74％、75.12％與74.39％);而對(duì)于N-丙基嗎啉與N-丁基嗎啉，最佳反應(yīng)條件為溫度230℃，壓力1.4MPa，醇胺比1∶9，空速0.13h-1（最高收率分別為66.32％與60.72％）。當(dāng)產(chǎn)物從嗎啉向N-丁基嗎啉變化時(shí)，產(chǎn)物收率不斷下降，同時(shí)最佳反應(yīng)條件逐漸增強(qiáng)，說明隨著低碳脂肪胺碳原子數(shù)目的增加，反應(yīng)位阻變大，增加了催化胺化反應(yīng)難度。對(duì)催化劑進(jìn)行穩(wěn)定性分析，發(fā)現(xiàn)在500h內(nèi)催化劑性能基本保

4、持不變;當(dāng)提高溫度進(jìn)行催化劑破壞性試驗(yàn)時(shí)，催化劑失活明顯，二甘醇轉(zhuǎn)化率與嗎啉收率快速下降。
　　 利用SEM、XRD、TGA與N2吸附等表征測(cè)試手段對(duì)失活催化劑進(jìn)行表征分析，探討了催化劑失活的原因，即一是催化劑表面積碳嚴(yán)重，結(jié)焦物覆蓋了催化劑表面的活性中心，堵塞了催化劑孔道;二是催化劑活性組分金屬Cu的高溫?zé)Y(jié)，使活性金屬顆粒團(tuán)聚長(zhǎng)大，導(dǎo)致活性位點(diǎn)減少，從而造成催化劑失活。另外，采用高溫焙燒對(duì)失活催化劑進(jìn)行再生處理，催化劑的活性